基于RNAi技术哮喘发病机制研究进展

基于RNAi技术哮喘发病机制研究进展
发表时间：2013-02-26T13:31:04.343Z 来源：《医药前沿》2012年第36期供稿作者：董明
[导读] RNAi技术是近年来发展迅速的高效特异的基因阻断技术，是后基因组时代功能基因组学研究的重要技术手段。

董明（上海市闵行区古美社区卫生服务中心 201102）
【摘要】 RNAi技术是近年来发展迅速的高效特异的基因阻断技术，是后基因组时代功能基因组学研究的重要技术手段。

近年来，其在疾病发病机制的研究中得到广泛使用，本文就其在哮喘研究中的应用做一系统综述。

【关键词】 RNAi 哮喘发病机制
【中图分类号】R319【文献标识码】A【文章编号】2095-1752（2012）36-0119-02
1. RNAi技术简介
RNAi（RNA interference）是由双链RNA启动的序列特异的转录后基因沉默现象，是真核生物中普遍存在的一种自然现象。

RNAi技术是近年来发展迅速的高效特异的基因阻断技术，是后基因组时代功能基因组学研究的重要技术手段。

RNAi的工作原理为当细胞中导入与内源性靶mRNA编码区同源的双链RNA(double stranded RNA，dsRNA)后，该外源dsRNA 被细胞内的Dicer酶切割成21-23bp的小片段，形成小分子干扰RNA（small interfering RNA,siRNA），其反义链和多种核酸酶形成RNA诱导的沉默复合物(RNA-induced silencing complex，RISC)，RISC具有结合和切割靶mRNA的作用而使靶mRNA发生降解，导致相关基因表达沉默,介导RNA干扰过程，具有特异性和高效性。

2. RNAi技术在哮喘发病机制研究中的应用
RNAi技术能够特异阻断特定基因的相关表达，在疾病的发病机制研究中应用广泛，下面系统介绍其在哮喘发病机制研究中的应用。

2.1 钙ATP酶的作用
以增值和促炎趋化因子分泌增加为特征的ASM（airway smooth muscle）表型调节是哮喘气道重塑的重要特征。

[Ca(2+)](i)（free Ca(2+) in the cytosol）浓度调节上述过程。

通过SERCA（sarco/endoplasmic reticulum Ca2+ ATPase）泵快速摄取Ca(2+) 到SR （sarcoplasmic reticulum）提高Ca(2+)浓度是细胞内正常的生理过程。

Mahn K等研究了哮喘SERCA表达的变化，他用利用siRNA介导的气道平滑肌SERCA2基因敲除技术证实SERCA2缺乏有助于哮喘分泌和高度增值表型，可能在气道重塑中起重要作用。

2.2 炎症细胞和炎症因子的作用
IL-5通过嗜酸性粒细胞活化参与气道炎症和气道高反应性。

Chen SX 等通过siRNA（small interfering RNA）抑制IL-5表达，结果显示siRNA抑制了IL-5mRNA表达，显著降低肺组织炎症，外周血嗜酸性、炎症细胞显著减少，气道高反应显著改善。

Huang HY等用siRNA抑制IL-5表达，结果显示该过程缓和了包括气道高反应性、肺组织炎症细胞侵润、支气管肺泡灌洗液嗜酸性粒细胞趋化因子水平及IL-5 mRNA 水平在内的哮喘症状，但是对OVA特异的IgE水平并无影响，提示IL-5特异性siRNA是有效的治疗哮喘的措施。

嗜酸性粒细胞增多在哮喘发病中作用突出，其引起嗜酸性粒细胞趋化因子表达增高，伴随IL-5的作用，一起在细胞分化，趋化、脱颗粒中起重要作用。

Huang HY等研究显示嗜酸性粒细胞趋化因子shRNA(短发夹RNA)有效缓和了气道高反应性、肺组织细胞侵润和哮喘症状，提示嗜酸性粒细胞趋化因子和IL-5shRNA提供了调节气道炎症的潜在工具。

肥大细胞类胰蛋白酶和其特异性潜在受体PAR2（蛋白酶活化受体）参与哮喘气道炎症和高反应性发生，类胰蛋白酶增加细胞内[Ca2+]i（游离Ca2+）浓度是人气道平滑肌活化的关键。

Trian T等利用PAR-2特异性siRNA沉默其在人类气道平滑肌细胞的表达，使用Western blot、荧光激活细胞分类器、免疫组化及RT-PCR.检测siRNA沉默后的PAR-2表达，荧光光谱测定法测定[Ca2+]i对类胰蛋白酶的反应。

结果显示PAR-2表达受到显著抑制，类胰蛋白酶诱发的瞬时[Ca2+]i增加显著被抑制。

2.3 转录因子的作用
肺上皮细胞STAT6(信号转导子转录激活子6)表达在哮喘发病中作用突出，其活化推动气道高反应性和局部炎症形成。

Walker W等利用STAT6特异性siRNAs（small interfering RNAs）干扰其在肺上皮细胞的表达，STAT6 mRNA表达大大降低，STAT6蛋白表达在siRNA干预48小时后迅速缺失；这一现象在事先给予STAT6活化细胞因子后并未受影响。

另外，通过RNAi抑制STAT6表达产生了下游功能抑制效应：IL-13或IL-4推动的嗜酸性粒细胞趋化因子家族（CCL11、CCL24、CCL26）mRNA表达受到抑制。

最新研究显示细胞先给予IL-13或IL-4刺激，然后给予STAT6特异性siRNAs显示出快速、显著的CCL26蛋白表达降低作用，提示慢性哮喘相关的肺部炎症与此通路相关。

GATA-3是Th2细胞重要的转录因子，与哮喘和其它过敏性疾病关系密切。

Lee CC 等使用RNAi技术沉默GATA-3基因表达，观察了GATA-3短发夹RNA在大鼠哮喘模型中的治疗作用。

结果显示GATA-3其下游的Th2细胞因子，如IL-4、IL-5基因表达显著抑制，GATA-3短发夹RNA治疗显著降低OVA（卵蛋白）致敏的气道嗜酸性粒细胞增多症、Th2细胞因子释放及气道高反应性，提示通过短发夹RNA抑制GATA-3基因表达极大降低抗原诱发的气道炎症和高反应性。

2.4 其它
miRNAs(MicroRNAs)是通过RNAi机制调节蛋白翻译的非蛋白编码基因家族成员。

肺特异性miRNA在基因表达中的调节作用还不清楚。

Williams AE等研究了轻症哮喘的miRNA差异表达及皮质类固醇的治疗作用。

他测定了轻度哮喘及正常人的气道组织227miRNA表达情况以及皮质类固醇介导的抗炎作用是否引起miRNA表达谱的变化，结果显示轻度哮喘及正常人的气道组织miRNA表达并无显著差异，但是miRNA具有细胞异质性，提示轻度哮喘发展及皮质醇抗炎作用并未涉及miRNA表达改变。

RNAi技术因其高度特异性与高效性等特点，现已广泛应用于哮喘研究领域，成为研究哮喘发病机制的重要工具与手段，随着研究的深入,RNAi技术在哮喘研究中的作用一定会更加突出。

参考文献
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